旋转电机的电枢绕组制造技术

根据实施方式，提供一种旋转电机的电枢绕组，具备分别一部分收纳于设置在定子铁心(3)上的多个绕组槽的多个线圈片(2c、2d)，并形成为构成各线圈片的多个线材导体(5a、5b)扭转而进行换位，在该旋转电机的电枢绕组中构成为，比上述定子铁心(3)的侧面朝外侧突出的各线圈片端部(2b‑1、2b‑2)的至少一部分，与入射磁通量或者入射磁通密度的不同相应而线材导体的换位角度不同。

【技术实现步骤摘要】
旋转电机的电枢绕组本申请以日本专利申请2015-228446(申请日：2015年11月24日)为基础，享受该申请的优先权。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。
本专利技术的实施方式涉及一种旋转电机的电枢绕组。
技术介绍
旋转电机的定子如图7所示那样构成。图7是表示沿轴向观察旋转电机的定子的一部分、具体而言为定子的1个绕组槽附近时的构成的截面模式图。旋转电机的定子具有由层叠铁板构成的定子铁心3以及电枢绕组2。在定子铁心3上，例如设置有以沿着位于图7上方的未图示的转子的旋转轴心的方式延伸的多个绕组槽10，且在径向上设置有未图示的多个通风管道。在各绕组槽10中收纳有电枢绕组2。电枢绕组2由上线圈片2c和下线圈片2d构成，该上线圈片2c和下线圈片2d分别由层叠的多个线材导体5构成，各线材导体5例如形成为，在收纳于绕组槽10内的范围内以绕组槽10的延伸方向为轴扭转而进行换位，作为代表性的例子形成为进行360度换位，在相比定子铁心3的两侧面朝外侧突出的线圈片端部的最端部部分短路。图8是表示线材导体5的换位的例子的立体图。如图8所示，通过将各个线材导体5以规定的换位间距例如以依次从列1向列2跨越的方式扭转而形成多层线材导体。当在具有这样的多层线材导体的电枢绕组2中流动交流电流时，如图7所示，产生沿周向横切绕组槽10的漏磁通M，在多层线材导体的长度方向的各部分的线材导体间感应出电压。并且，当在某个线材导体对中遍及全长而线材导体间的感应电压产生非常大的差时，在闭合环状的线材导体对中流动较大的循环电流、即在线材导体对中循环的电流，电流损失增大并且在线材导体内部产生的热也增大。此外，旋转电机的电枢绕组以及磁场绕组为，由于构成它们的绝缘物的耐热性能而被严格限制温度上限，在旋转电机的设计中，需要设计成将它们的温度保持在标准值以下。因此，为了遍及多层线材导体的全长使在各线材导体间感应出的电压大致相等而不流动循环电流，通过各种方法对线材导体5进行换位。此处，参照图9以及图10对以往的线材导体的换位进行说明。该线材导体的换位通过将各线材导体相对于绕组槽的延伸方向扭转(具体而言使各线材导体的位置依次变更)来实现。在进行扭转时，将某一个线材导体视为围绕线圈片的截面中心部呈圆状旋转移动，通过旋转移动的角度来表示换位的程度。将此时的角度称作“线材换位角度”。此外，将各线材导体在线圈片截面中经由全部位置而在绕组槽的相反端成为与出发的位置相同的位置的换位称作360度换位。图9是表示沿周向观察以往的旋转电机的电枢绕组的线材换位的模式图。上线圈片2c和下线圈片2d形成为，在收纳在定子铁心3的绕组槽内的范围内，各线材导体以绕组槽的延伸方向为轴扭转而进行360度换位。在连接侧的线圈片端部2b-1、反连接侧的线圈片端部2b-2，都是各线圈片端部的线材导体通过短路板13串联连接(短路)，上线圈片2c与下线圈片2d在反连接侧的线圈片端部2b-2通过短路板13连接(短路)。但是，虽然未图示，但在实际上在连接侧的线圈片端部2b-1，上线圈片2c与下线圈片2d也通过短路板13连接(短路)，形成基于卷绕多圈的绕组。在图9中表示在两个代表性的线材导体5a、5b间交链的磁通16(磁通16+、16-等)。图中的标记(黑圆记号、×记号)表示在某个电流流动的瞬间产生的磁通的朝向，表示由交链的磁通产生的感应电压的关系。黑圆记号表示磁通的朝向为相对于纸面朝向近前的方向，×记号表示磁通的朝向为相对于纸面朝向进深的方向。构成为，磁通16+与磁通16-之和在铁心内相等，由在绕组槽10内交链的磁通产生的线材导体5a、5b间的感应电压相互抵消。另一方面，在绕组槽10外的线圈片端部2b-1、2b-2的区域中，产生包含各种漏磁通的磁通16x、16y。即，虽然在绕组槽内实施有360度换位，但是在绕组槽10外的线圈片端部2b-1、2b-2的区域中未进行换位，因此由于在定子铁心3的端部侧产生的漏磁通而产生不平衡电压，在线材导体5a、5b内产生图中的箭头方向的循环电流。图11是表示在线圈片端部2b-1、2b-2产生的漏磁通的截面模式图。在线圈片端部2b-1、2b-2，复杂地分布有在绕组的导体本身中流动的电流所产生的漏磁通16a、以及其他绕组、转子所产生的漏磁通16b(将旋转电机的径向的磁通Bv与周向的磁通Bc合并而得到的磁通)，这些被合成而得到的漏磁通成为循环电流的起因源。如以上所述那样，在定子铁心3的端部侧存在漏磁通，由此在绕组导体的端部的线材导体间感应出电压，在线材导体内流动循环电流而产生电流损失。为了降低该损失，只要将线材导体的两端部的线材导体的位置反转，使在相同线材导体的两端部感应出的各电压的方向相互相反而使它们相互抵消即可。能够通过将线材导体在绕组槽内进行540度换位、即进行一圈半的换位来实现该情况。但是，在540度换位时，需要使定子铁心内的换位间距在铁心的端部附近成为中央部的一半，在铁心长度较短的旋转电机中，有时在制造上难以实现。由于存在这些课题，因此还已知采用如图10所示在线圈片端部也进行换位的“90度/360度/90度换位”的构成的技术。该绕组中，在双方的线圈片端部线材导体都进行90度换位，且在定子铁心的绕组槽内进行360度换位。此外，还已知有如下构成：以进一步抑制线材导体内的循环电流、并使线材导体的温度梯度平均化为目的，在绕组槽内设置不足360度的线材换位角度或者不进行换位的“空地”，并且使线圈片的线材换位角度成为60度～120度之间。在上述的现有技术中，虽然能够抑制由线材间的不平衡电压产生的循环电流，但是根据大规模的数值计算，在两端部的线材导体间交链的磁通根据各种条件而改变。图12A以及图12B是表示向数百MW级涡轮发电机的线圈片端部的入射磁通的数值解析结果的图表，图12A表示向位于相带端的线圈片端部(面向不同的相带的边界部的线圈片端部)的入射磁通密度，图12B表示向相带中央部的线圈片的入射磁通密度。图12A、图12B中的Bc表示旋转电机的周向的入射磁通密度[T]，Bv(abs)表示旋转电机的径向的入射磁通密度[T]，Bi表示电流流动的方向的入射磁通密度[T]。此外，图12A、图12B中的横轴表示线圈片端部的长度方向的距离[m]。2[m]的位置相当于线圈片端部彼此连接的部分的位置，0[m]以及4[m]的各位置分别相当于线圈片端部的未收纳于铁心槽的范围的端部(铁心的侧面部)的位置。如图12A以及图12B所示，与向下线圈片的入射磁通密度相比，向上线圈片的入射磁通密度以较高的值分布。此外，当比较图12A与图12B时，与图12B所示的相带中央部相比，图12A所示的相带端的入射磁通密度变高。图12C是表示向相带内的每个线圈片的上线圈片的入射磁通量的图表。在图12C中，Φc(abs)表示与上述Bc对应的磁通，Φv(abs)表示与上述Bv对应的磁通。此外，Φi(abs)表示电流流动的方向的磁通。线圈片编号1～12中的线圈片编号1、12分别相当于位于相带端的线圈片。根据图12C的图表可知，越接近相带端则入射磁通量越大。图13是表示以往的旋转电机的电枢绕组的1相量的展开模式图。在连接侧、反连接侧，由于绕组间距的不同、用于支承固定铁心的构造的不同，当将线圈片端部2b-1、2b-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转电机的电枢绕组，具备分别一部分收纳于设置在定子铁心上的多个绕组槽的多个线圈片，并形成为构成各线圈片的多个线材导体扭转而进行换位，在该旋转电机的电枢绕组中构成为，比上述定子铁心的侧面朝外侧突出的各线圈片端部的至少一部分，与入射磁通量或者入射磁通密度的不同相应而线材导体的换位角度不同。

【技术特征摘要】
2015.11.24 JP 2015-2284461.一种旋转电机的电枢绕组，具备分别一部分收纳于设置在定子铁心上的多个绕组槽的多个线圈片，并形成为构成各线圈片的多个线材导体扭转而进行换位，在该旋转电机的电枢绕组中构成为，比上述定子铁心的侧面朝外侧突出的各线圈片端部的至少一部分，与入射磁通量或者入射磁通密度的不同相应而线材导体的换位角度不同。2.如权利要求1所述的旋转电机的电枢绕组，其中，比上述定子铁心的一方的侧面朝外侧突出的线圈片端部的线材导体的换位角度，大于比上述定子铁心的另一方的侧面朝外侧突出的线圈片端部的线材导体的换位角度。3.如权利要求1所述的旋转电机的电枢绕组，其中，在比上述定子铁心的两侧面朝外侧突出的各线圈片端部中，长的一方的线圈片端部的线材导体的换位角度大于短的一方的线圈片端部的线材导体的换位角度。4.如权利要求1所述的旋转电机的电枢绕组，其中，比上述定子铁心的一方的侧面朝外侧突出的线圈片端部的线材导体的换位角度，与比上述定子铁心的另一方的侧面朝外侧突出的线圈片端部的线材导体的换位角度相比，...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田真史，上田隆司，广濑孝明，大久保将史，斋藤武，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP